CN102060427A - 含水物料的电渗透脱水方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种含水物料的电渗透脱水方法及装置。利用直流电场对含水物料进行脱水，一个电渗透脱水单元由能够移动的金属丝网制成的阴极，能够在阴极板面的垂直方向上升将的阳极及附属设施组成。整个脱水系统在与水平面垂直方向上设置有多层单元。该装置具有空间利用率高，运行稳定，成本低的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种含水物料的电渗透脱水方法及装置，如食品残渣，废水处理过程中产生的污泥以及煤泥等的脱水装置，特别是污泥类的高干度脱水，属于水处理和固体废弃物处理领域的脱水技术。
背景技术
豆腐渣、焼酒和酱油等生产过程中的食品残渣，生物发酵排出的固体废物和有机废水生物处理过程中产生的污泥以及煤泥等往往是通过真空过滤、加压过滤、离心分离等方法实现脱水的。由于污泥等含水物料中含有大量的有机物和生物体，机械脱水难于达到所希望的含水率。而高含水率对后续处理造成不便并增加成本。通常采用加热干燥的方法实现进一步的高干脱水，但加热干燥方法耗能多，导致处理成本大幅增加。电渗透脱水作为高效的高干脱水方法因其所具有的独特的优势受到关注。
但是，以往的电渗透脱水多采用连续移动式运行方式，虽然，实现了连续操作，但阳极也必须制作成圆辊型，这样就导致了空间利用率低的问题，严重影响脱水机的整体效率。而提高空间利用率就成为电渗透脱水机进入实用的重要课题。因此，开发空间利用率高，运行稳定，成本低的电渗透脱水方法及装置对于污泥和工业残渣的高干脱水具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含水物料，特别是污泥类电渗透高干脱水装置，该装置具有空间利用率高，运行稳定，成本低的特点。
本发明的电渗透脱水是通过下述技术方案加以实现的：在利用直流电场进行含水物料脱水过程中，阴极为能够循环移动的金属丝网，阳极为能够在极板面的垂直方向上升降的金属板；阴极静止时，阳阴极同时与物料接触进行电渗透脱水，阳极与物料脱离接触后阴极移动，物料的加入和排出通过阴极移动实现。电渗透脱水由以下工序组成：
(1)阳极升起，两极间断电，阴极带移动，同时从阴极带的移动前端向阴极带加敷含水物料，从阴极带移动的末端排出脱水后的物料；
(2)当脱水后的物料排出完毕，且在阴极板面布满物料后，阴极带停止移动，阳极板压下，与物料接触，并施加一定压力，在阴阳极间通入直流电，进行含水物料脱水。
(3)重复以上(1)和(2)的过程。
本发明通过间歇运行解决了阳极板与物料在接触状态下的相对位移产生的摩擦和阻力导致的诸多难题，实现了系统运行的稳定和装置的简化。
实现上述含水物料电渗透脱水的装置，至少由以下机构组成：能够在极板面的垂直方向上升降的阳极，由金属丝网制成的阴极，阴极下部配置的出水机构，支撑及带动阴极循环移动的转辊，进料机构，供电系统，控制系统，支架。
所述的含水物料电渗透脱水装置，以前述的脱水装置为单元，在与水平面垂直的方向上设置有多层单元。通过间歇运行为多层设置提供了条件，为增加单位体积的极板面积奠定了基础。
所述的含水物料电渗透脱水装置为垂直设置的各个单元的进料，通断电，阳极的升降，阴极带的移动都统一动作，或复数个单元为一组统一动作。通过统一动作简化了设备，降低了成本。
所述的含水物料的电渗透脱水装置为各层单元使用同一个物料分配器，向阴极带上送料，且送料采用气体压缩方式实现，或以每一组为单位直接用螺旋式压送机压入。通过同一个物料分配器的使用或以每一组为单位直接用螺旋式压送机压入简化了设备，降低了成本。
所述的阴极和阳极平面相对水平面的角度为0度到8度之间的任意一个角度。所述的阴极是指与阳极相对的阴极部分，即加敷污泥的阴极部分。
所述阴极带的物料出口处设有物料刮料板。由刮料板的作用保证了脱水后物料的顺利剥离。
在利用直流电场进行含水物料脱水过程中，加直流电场时前段时间所加电压高，后段时间所加电压低；或在施加电场后的脱水过程中，电压分次高电压，高电压和低电压3段控制，从开始至2分钟之内为次高电压段，次高电压比过程中的最高电压低1-5V；或在施加电场后的脱水过程中，至少将电压分高电压，次高电压，中电压和低电压控制。。
本发明所述的阴极带的移动前端是指与阳极形成电渗透脱水电场的阴极带部分，即可以向其上加敷含水物料的部分。所述的在与水平面垂直的方向上设置有多层单元，其与水平面垂直也不限于与水平面的夹角为90°，可以在75°至90°之间的任意角度。
本发明通过脱水机构单元在与地面垂直的方向上的多层设置大幅增加了单位体积的极板面积，通过间歇运行解决了阳极板与物料在接触状态下的相对位移产生的摩擦和阻力导致的诸多难题，实现了系统运行的稳定和装置的简化，通过各层单元的统一动作简化了设备，降低了成本。通过这些措施构成的电渗透脱水装置实现了高效，低成本，稳定的含水物料的高干脱水。
附图说明
图1：实施例1的电渗透脱水装置示意图；
图示说明：
1.机械压滤污泥，2.污泥加压泵，3.污泥分配器，4.压缩空气，5.阴极网带，6.阳极，7.出水口，8.脱水污泥，9.刮泥板，10.转辊，11.污泥层，12.阴极带循环移动方向。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。实施例1.
此例是污水厂污泥电渗透脱水的实施例。如图1所示的脱水装置为具有4层电渗透单元的污泥脱水机。经压滤后的污泥1通过污泥加压泵2送入污泥分配器3，再通过压缩空气4将污泥压到不锈钢网带阴极5，随着阴极带的移动进入脱水区域后停止移动。由不溶金属构成的阳极6降下，与污泥接触并适当施加压力，通入直流电(图中电源未表示)。在电场的作用下，污泥中的水分聚集到阴极的污泥侧，进一步在阳极和阴极丝网的机械压力下，聚集的水透过阴极的金属网从在阴极带下方设置的支撑机构的出水口7排出。当脱水完成后，断开直流电源，阳极升起，阴极带向前移动排出脱水污泥8，同时由污泥分配器3向阴极带入口端加敷污泥。当脱水后的污泥排出，且阴极带上布满需脱水的原料污泥后，阴极带停止移动，阳极板降下，与污泥接触并施加适当的压力，通入直流电进入下一个脱水过程。这样脱水机的运行循环往复进行，对污泥进行电渗透脱水。出水口与真空泵(图中未表示)入口相连接，通过抽真空快速将汇集到阴极的水排出。阴极带由转辊10带动进行移动，由于阴极网带是首尾相连的整体，所以，阴极带如箭头12所指循环往复移动。以上各部分除进泥泵之外部固定在支架(图中未表示)上。阴极和阳极平面相对水平面的角度为2度。初始污泥厚度控制在6至15毫米之间，极板间电压控制在8至30V之间。80％含水率的原料污泥经脱水后降到60％。
实施例2.
本例是酒糟食品残渣电渗透脱水之例。电渗透脱水装置的结构基本如图1所示，所不同的是具有6层电渗透单元的含水物料脱水机，本例中的物料与实施例1中的污泥相对应。其中，上部2个脱水单元，中部2个脱水单元，下部2个脱水单元分别为一组构成3组，3组按时间顺序，即从上到下先进行动作，在时间周期内分3个时间段的时间差各自进行动作。进料泵设3个出口分别向上中下3组单元的物料分配器供料。阴极和阳极平面相对水平面的角度为0度。初始物料厚度控制在6至10毫米之间，极板间电压控制在8至20V之间。78％含水率的原料经脱水后降到69％。本例中的物料与实施例1中的污泥相对应。
实施例3
脱水装置与实施例1相同，所不同的是阴极带由物料进口向出口方向向上倾斜8度。
实施例4
本例是柠檬酸发酵残渣电渗透脱水的实例。脱水装置与实施例3相同，所不同的是在电渗透脱水过程的前段所加电压高，后段所加电压低，即前6分钟18V，后6分钟12V。
实施例5
污水厂污泥电渗透脱水的实施例，脱水装置如实施例1，所不同的是装置为5层电渗透单元的污泥脱水机。且在电渗透脱水过程中分3段控制电压，电渗透开始的1分钟内所加电压为12V，1.5-4分钟所加电压为14V，4-8分钟控制在10V。
实施例6
污水厂污泥电渗透脱水的实施例，脱水装置如实施例1，所不同的是装置为8层电渗透单元的污泥脱水机。且在电渗透脱水过程中分3段控制电压，电渗透开始的2分钟内所加电压为11V，2-4分钟所加电压为14V，4-9分钟控制在10V
实施例7
污水厂污泥电渗透脱水的实施例，脱水装置如实施例1，所不同的是装置为8层电渗透单元的污泥脱水机。且在电渗透脱水过程中分4段控制电压，电渗透开始的1分钟内所加电压为10V，1-2分钟所加电压为12V，2-4分钟所加电压为14V，4-9分钟控制在10V。
Claims (8)
1.一种含水物料的电渗透脱水方法，其特征是在利用直流电场进行含水物料脱水过程中，阴极为能够循环移动的金属丝网，阳极为能够在极板面的垂直方向上升降的金属板；阴极静止时，阳阴极同时与物料接触进行电渗透脱水，阳极与物料脱离接触后阴极移动，物料的加入和排出通过阴极移动实现。电渗透脱水由以下工序组成：
(1)阳极升起，两极间断电，阴极带移动，同时从阴极带的移动前端向阴极带表面加敷含水物料，从阴极带移动的末端排出脱水后的物料；
(2)当脱水后的物料排出完毕，且在阴极板面布满物料后，阴极带停止移动，阳极板压下，与物料接触，并施加一定压力，在阴阳极间通入直流电，进行含水物料的脱水；
(3)重复以上(1)和(2)的过程。
2.实现上述含水物料电渗透脱水的装置，至少由以下机构组成：
能够在极板面的垂直方向上升降的阳极，由金属丝网制成的阴极，阴极下部配置的出水机构，支撑及带动阴极循环移动的转辊，物料供给机构，供电系统，控制系统，支架。
3.实现权利要求1所述的含水物料的电渗透脱水装置，其特征在于以权利要求2所述的脱水装置为单元，在与水平面垂直的方向上设置有多层单元。
4.如权利要求3所述的含水物料的电渗透脱水装置，其特征在于垂直设置的各个单元的进料，通断电，阳极的升降，阴极带的移动都统一动作，或复数个单元为一组统一动作。
5.如权利要求3所述的含水物料电渗透脱水装置，其特征在于各层单元使用同一个物料分配器，向阴极带上送料，且送料采用气体压缩方式实现，或以每一组为单位直接用螺旋式压送机压入。
6.如权利要求2和3所述的含水物料电渗透脱水装置，其特征在于阴极和阳极平面相对水平面的角度为0度到8度之间的任意一个角度。
7.如权利要求2和3所述的含水物料电渗透脱水装置，其特征在于所述阴极带的物料出口处设有物料刮料板。
8.如权利要求1所述的含水物料的电渗透脱水方法，其特征是在利用直流电场进行含水物料脱水过程中，加直流电场时前段时间所加电压高，后段时间所加电压低；或在施加电场后的脱水过程中，电压分次高电压，高电压和低电压3段控制，从开始至2分钟之内为次高电压段，次高电压比过程中的最高电压低1-5V；或在施加电场后的脱水过程中，至少将电压分高电压，次高电压，中电压和低电压控制。
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